通河地震台同井同层不同水温设备平行观测分析

王海涛，贾秀玲，张彦吉，岳 力，胡澜缤，陈林楠

（通河地震台，黑龙江 哈尔滨 150900）

通河地震台同井同层不同水温设备平行观测分析

王海涛，贾秀玲，张彦吉，岳 力，胡澜缤，陈林楠

（通河地震台，黑龙江 哈尔滨 150900）

通河地震台SZW-1A数字式水温仪自2007年8月运行以来，工作一直比较稳定，变化幅度较小，但2015年2月28日到2015年10月15日期间，通河地震台井水温观测中多次出现突升、突降现象。变化幅度较大，历时时间较长，而且每次变化幅度不同、变化周期不同。为了判别水温变化是否为前兆异常，2015年8月19日在通河地震台水温井同一观测深度上安装了另外一套不同型号的水温仪进行对比观测。通过对两套产出的连续资料进行对比分析，总结相应的变化特点，认为两套仪器产出的观测数据真实可靠，温度变化趋势特征一致，是井下温度变化的真实反映。

水温；同层对比；观测分析

0 引言

正常动态的水温观测，是由于某些地球物理因素作用而表现出的地热观测值的日周期变化与其他规则周期变化，对于一个井孔的特定观测部位，这个规律也是稳定的。本文选用的对比仪器分别为SZW-1A数字式水温仪和中科光大ZKGD200-D式水温仪。通河地震台SZW-1A数字式水温仪2015年2月28日—2015年10月15日多次出现突升、突降现象。为了判别水温变化是否为前兆异常，2015 年8月19日在通河地震台水温井同一观测深度上安装了另外一套不同型号的水温仪进行对比观测。本文通过对通河地震台两套不同设备的同井观测的水温仪的数据进行分析，对地热前兆观测系统的可靠性、稳定性总结相应的特点。

1 观测条件

通河地震台地理构造于伊春—延寿地槽北段，北东向依舒断裂、东西向通河断裂、北西向岔林河断裂。其中静水位测量井位于台站院内，井深200米，数据产出质量较稳定。深层水温主要采用SZW-1A数字水温仪，水温探头投放深度为180米，可以很好的反映地下水温度变化。水温仪器工作正常，目前没发现外界环境对观测数据有影响，地下水类型属孔隙承压水，其下也有较厚的粘土层隔水层。

测量井（通河1号井）位于台站院内，井深200米，井管采用Φ140焊管，其中0～182m为黑管，182～200m为花管。止水封井位置，在井深180m处，井管外围投入250KG黄土球后，换水泥砂浆6m3投至地表，设有完整的护井套管，井口经过保护处理，观测环境良好，观测环境无干扰,数据产出质量较稳定，总体运行情况良好。

2 观测仪器

SZW-1A型数字式温度计是高稳定性石英温度传感器，是一种高精度、高稳定性、高灵敏度的测温传感器，是专为测高温、深井而研制的。分辨率是0.0001℃。主机电路采用CMOS系列Z80微处理器为基础的智能化设计，大大改善了性能，扩展了功能，成为我国地热前兆观测的主导型仪器。

通河地震台SZW-1A数字式水温仪自2007年8月运行以来，工作一直比较稳定，变化幅度较小，但在2015年2月28日—2015年10月15日期间，通河地震台井水温观测中多次出现突升、突降现象。变化幅度较大，历时时间较长，而且每次变化幅度不同、变化周期不同(图1)。为了判别水温变化是否为前兆异常，2015年8月19日在通河地震台通河1号井水温同一观测深度上安装了一套ZKGD3000-N型水温仪进行对比观测（图2）。

ZKGD3000-N型地下流体监测系统是北京中科光大自动化技术有限公司自主研发生产的一套地震观测井数据综合监测系统，既可单独监测地震观测井的水位或水温数据，也能同时监测地震观测井的水位、气压和水温等多个测项数据。

2015年8月19日安装ZKGD3000-N型水温仪，10月6日出现探头故障，10月13日安装ZKGD3000-N型新水温探头，安装新探头19天后数据走势平稳，但在11月27日ZKGD3000-N型电源控制器故障，11月30日更换电源控制器后，数据走势平稳，但数据下降0.0079℃，说明电源控制器对水温观测数据有影响。

3 对比分析

通河地震台承担完成2016年中国地震局“三结合”课题。为进一步确认异常变化的可靠性，2015年8月19日在同层观测井中的相同深度又投入了两套设备传输。通过近9个月的平行观测，发现2套仪器记录数据的趋势性变化基本同步，但在个别时受到干扰时，表现出了不同的变化形态，同时发现两套仪器存在漂移现象（图3）。

20l5年8月18日安装ZKGD3000-N型新水温探头引起水温测值的波动（图4）。由于探头故障2015年10月13日第二次安装水温探头引起水温测值的波动（图5），两次安装探头后都引起SZW-1A水温测值出现了水温测值先出现向下脉冲，后有所回升，第一次形成了一个变化量达0.02℃的向下阶跃，第二次形成了一个变化量达0.047℃的向下阶跃。

ZKGD3000-N型水温仪在2016年4月8日—4月12日出现一次温度下降又回升的变化（图6），而SZW-1A型水温仪却在同时段表现正常，水温变化温度，这说明此次事件干扰可能由于ZKGD3000-N型水温电源控制器电流不稳干扰造成，而SZW-1A型水温仪不受干扰。当水温出现异常的时候，通过对两套产出的连续资料对比分析，可以很好的判断是否是井下温度变化的真实反映还是外界干扰所致。

表1 两套水温设备记录到地震特征对比表

表2 两套设备观测特征分析对比表

日本九州岛在2016年4月16日00:25发生M7.3级地震，震中距我台1484km，通河地震台两套水温设备均记录到同震效应，但是记录的表现形态不同，说明不同水温设备对地震的响应是不同的（表1）。

通过两套水温设备观测特征分析对比（表2），总结相应的变化特点，认为两套仪器产出的观测数据真实可靠，温度变化趋势特征一致，但是表现细节有所区别，均是井下温度变化的真实反映。

4 结论与讨论

（1）通过近9个月的平行观测，发现2套仪器测值在部分时间段内的变化不完全同步，特别是对记录到的同震效应表现形式，SZW-1A型水温设备同震效应表现类型为水温下降，ZKGD3000-N型水温设备同震效应表现类型为水温上升，但常年趋势性变化基本一致。

（2）两次安装ZKGD3000-N型水温设备时对SZW-1A水温测值的影响，可能是在安装时碰到了水温仪的信号电缆线，引起观测仪器系统发生变化，两次出现了不同的测值变化形态。

（3）随着观测时间的延长，观测仪器将趋于稳定，每个探头的稳定时间不同，ZKGD3000-N型水温设备探头最长时间为19天数据走势平稳。

（4）每个水温设备探头对同层水温的测量温度不一样，SZW-1A型水温设备井下180m水温平均值9.7362℃，ZKGD3000-N型水温设备井下180m水温平均值9.4718℃。

（5）两套水温设备整体趋势走向不同，SZW-1A型水温整体趋势走向向上，ZKGD3000-N型水温设备整体趋势走向向下，可能原因为两套数采均会对数据造成漂移现象。

（6）当水温出现异常的时候，通过对两套产出的连续资料对比分析，可以很好的判断是否是井下温度变化的真实反映还是外界干扰所致。

（7）两套水温设备月、日变化幅度不同，ZKGD3000-N型水温设备比SZW-1A型水温设备变化幅度略小。

[1]刘耀炜.强地震短期前兆异常的物理解释[M].地震出版社：中国地震局监测预报司，2004.

[2]顾申宜，刘阳，张慧，等.海南琼海加积井水温同震效应特征和机理初探[J].地震地磁观测与研究，201l.

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[7]赵文忠.北京良乡井水温动态初析[J].地震地磁观测与研究，2006.

TONGHE SEISMIC STATION WITH ANALYSIS OF WELL AND LAYER TEMPERATURE OF DIFFERENT OBSERVATION EQUIPMENT

WANG Hai-tao，JIA Xiu-ling，ZHANG Yan-ji，YUE Li，HU Lan-bin，CHEN Lin-nan

（Tonghe Seismic Station, Heilongjiang Harbin 150900, China）

ract Tonghe seismic SZW-1A digital temperature instrument since August 2007 operation，it has been relatively stable, changes in a small range, but between February 28，2015 and October 15，2015，a well water temperature observation in Tonghe earthquake appeared several times abrupt rise and fall phenomenon. Change amplitude is bigger, duration is longer, and each time change range is different, change period is different. In order to identify changes in water temperature is precursory anomalies, Tonghe seismic station water temperature in the well depth of the same observation installed another set of different types of water thermometer to make comparative observation 0n August 19, 2015. Through the two sets of output of continuous data carries on the contrast analysis, summing up the characteristics of the corresponding change, that the two sets of instrument output data is true and reliable, consistent temperature variation trend of, it is the true reflection of the downhole temperature.

ds water temperature; the same layer contrast; observation and analysis

P315.72

A

10.13693/j.cnki.cn21-1573.2016.04.009

1674-8565（2016）04-0056-05

2016年中国地震局“监测、预测、科研三结合课题”资助（160801）

2016-07-15

2016-08-28

王海涛（1982-），男，黑龙江省哈尔滨市人，毕业于黑龙江大学，计算机科学与技术专业，本科，工程师，现主要从事地震监测与预报工作。